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クラスター集合体高機能磁性材料の創製

研究課題

研究課題/領域番号 08505004
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 構造・機能材料
研究機関東北大学

研究代表者

隅山 兼冶 (隅山 兼治)  東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (70101243)

研究分担者 田上 勝道  日本電気株式会社, 機能デバイス研究所, 主幹研究員
櫻井 雅樹  東北大学, 金属材料研究所, 助手 (80235225)
今野 豊彦  東北大学, 金属材料研究所, 助手 (90260447)
神山 智明  東北大学, 金属材料研究所, 助手 (90005926)
鈴木 謙爾  東北大学, 金属材料研究所, 名誉教授 (10005861)
田上 勝通  日本電気株式会社, 機能デバイス研究所, 主幹研究員
研究期間 (年度) 1996 – 1998
研究課題ステータス 完了 (1998年度)
配分額 *注記
56,300千円 (直接経費: 56,300千円)
1998年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
1997年度: 6,000千円 (直接経費: 6,000千円)
1996年度: 47,700千円 (直接経費: 47,700千円)
キーワードナノクラスター / クラスター集合体 / レーザー蒸発 / プラズマガス中凝縮 / 飛行時間型質量分析 / 磁性材料 / 磁気抵抗 / 磁気光学 / 自由クラスター / 磁気抵抗効果 / 磁気光学効果 / 磁性クラスター / 磁性 / グラニュラー膜 / グラニュラー薄膜
研究概要

本計画では、機能発現の最小単位(素機能単位)に匹敵するナノ尺度クラスターから機能材料創製を行うという物質科学における新しいパラダイムの構築を期して研究を行った。3年間の主な成果は、次ぎの通りである。
1) 飛行時間型質量分析計を備えたレーザー蒸発クラスター堆積装置を設計製作した。典型的な遷移金属自由クラスターの質量分析の結果、Fe、Ti、Ta、Nb、Zrの場合、原子数:7、13、15、19等のマジックナンバーが存在するが、Ni、Coについては、顕著なマジックナンバーは観測できなかった。
2) レーザー蒸発クラスター発生源の冷却用HeガスにO_2ガスを混合し、Fe酸化物クラスターの形成過程を質量分析により調べた。Fe_<13>O_8、Fe_<43>O_<20>などFe原子で構成されるfocクラスターの表面をOが対称的に覆う構造のクラスターの存在比が高く、分子軌道法に基づく第一原理計算によっても、この構造が安定であることが確認された。
3) プラズマ・ガス中凝縮クラスター堆積装置を用いて作製した6-13nmのCoクラスターにおいて、超常磁性/強磁性転移が平均サイズ約9nmで生じる。
4) CoO被覆Coクラスターの集合体膜は、大きなトンネル型磁気抵抗効果を示すこと、対数表示した電気伝導度の温度変化はT^<-1>に比例し、サイズや酸化皮膜の厚さが均一であることを示唆している。
5) Coクラスター集合体について、X線吸収端スペクトル、X線磁気円二色性、磁気光学カー効果を測定した。Coクラスターの表面の約2原子層にわたり酸化皮膜が形成されていること、6から13nmへと平均半径が増加するにともないfoc構造に対するhcp構造の存在比が増加すること、クラスター集合体の磁気光学特性は短波長領域で増強されることなどが明らかになった。

報告書

(4件)
  • 1998 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1997 実績報告書
  • 1996 実績報告書
  • 研究成果

    (82件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (82件)

  • [文献書誌] G.-F.Hohl: "Influence of Temperature on the Magnetic Moments of Fe Clusters in an Ag Matrix" Mat.Sci.Eng.A217/218. 291-294 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Kasuya: "Magnetic Measurements on YC_2 Encapsulated in Graphitic Polyhedral Particles" Surface Rev.Lett.3. 853-855 (1996)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamamura: "Nanometric Cr Cluster Formation by Plasma-Gas-Aggregation" AIP Conf.Proc.416. 419-494 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Liu: "Magnetic Viscosity of Fine Maghemite Clusters Prepared by Electrochemical Method" Phys.Stat.Sol. (a). 169. 153-160 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Hihara: "Formation and Size Control of a Ni Cluster by Plasma Gas Condensation" J.Appl.Phys.84. 5270-5276 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamamura: "Cr Cluster Deposition by Plasma-Gas-Condensation Method" Supramclecular Sci.5. 239-245 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.L.Peng: "Preparation and Magnetic Properties of Oxide-Coated Monodispersive Co Cluster Assembly" Phys.Stat.Sol. (a). in press.

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Hihara: "Study on Co-Cr Alloy Cluster Assembling Process by Magneto-Optical Kerr Effect" Phys.Stat.Sol. (a). in press.

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Hihara: "Large Nb-Cluster Detection by a Time-of-Flight High-Mass Spectrometer : Study on a Plasma Gas Condensation Cluster Source" J.Appl.Phys.in press.

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.L.Peng: "Characteristic Transport Properties of CoO-Coated Monodispersive Co Cluster Assemblies" submitted to Phys.Rev.B.

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Sakurai: "Magic Numbers in Transition Metal (Fe, Ti, Zr, Nb, and Ta) Clusters Observed by Time-of-Flight Mass Spectrometry" Submitte to J.Chem.Phys.

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  • [文献書誌] M.Sakurai: "Magic Size Iron-Oxide Cluster, Fe_<13>O_8 Formed with a Reactive Laser Vaporization Cluster Source" submitted to Phys.Rev.Lett.

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  • [文献書誌] M.Sakurai: "Magic Numbers in Fe Clusters Produced by Laser Vaporization Source" J.Phys.Soc.Jpn.67. 2571-2573 (1998)

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  • [文献書誌] S.Yamamura: "Monodispersed Cr cluster Formation by Plasma-Gas-Condensation" J.Appl.Phys.85. 483-489 (1999)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamamuro: "Size-Dependent Nonuniversal Conductivity in Nanometer-Size Co Cluster Assemblies" J.Phys.Soc.Jpn.68. 28-31 (1999)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.L.Peng: "Characteristic Tunnel-Type Conductivity and Magnetoresistence in A CoO-Coated Monodispersive Co Cluster Assembly" Appl.Phys.Lett.74. 76-78 (1999)

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  • [文献書誌] S.Yamamuro: "Morphological and Magnetic Characteristics of Monodispersed Co-Cluster Assemblies" J.Appl.Phys.in press.

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamamuro: "Geometrical and Electrical Percolation in Nanometre-Sized Co-Cluster Assemblies" J.Phys.Cond.Mat.in press.

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.L.Peng: "Magnetic Properties of CoC-Coated Monodispersive Co Cluster Assembly" Submitted to J.Phys.Cond.Mat.

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamamuro: "Superparamagnetic to Ferromagnetic Transition in Initial Assembling Process of Nanometer-sized Co Clusters" Submitted to J.Phys.Soc.Jpn.

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 隅山兼冶: "金属クラスターからの物質創製" まてりあ35, 6 (1996)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 隅山兼冶: "非平衡金属微粒子の作製と構造・物性の研究" 粉体および粉末冶金43, 6 (1996)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 隅山兼冶: "金属クラスター集合体の創製をめざして" 金属(アグネ)68, 7 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] F.Itoh: "CMXD of Co Cluster" Photon Factory Activity Report 1997,part B, 1 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 山室佐益: "プラズマ・ガス中擬縮法によるCrナノクラスターの作製" 超微粒子とクラスター懇談会 第1回研究会, 4 (1997)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 櫻井雅樹: "遷移金属自由クラスターにおけるマジックナンバー" 超微粒子とクラスター懇談会 第2回研究会, 4 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.-F.Hohl: "Influence of Temperature on the Magnetic Moments of Fe Clusters in an Ag Matrix" Mat.Sci.Eng.A217/218. 291-294 (1996)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Kasuya: "Magnetic Measurements on YC_2 Encapsulated in Graphitic Polyhedral Particles" Surface Rev.Lett.3. 853-855 (1996)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamamuro: "Nanometric Cr Cluster Formation by Plasma-Gas-Aggregation" AIP Conf.Proc.416. 491-494 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Liu: "Magnetic Viscosity of Fine Maghemite Clusters Prepared by Electrochemical Method" Phys.Stat.Sol.(a). 169. 153-160 (1998)

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    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Hihara: "Formation and Size Control of a Ni Cluster by Plasma Gas Condensation" J.Appl.Phys.84. 5270-5276 (1998)

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    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamamuro: "Cr Cluster Deposition by Plasma-Gas-Condensation Method" Supramolecular Sci.5. 239-245 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Sakurai: "Magic Numbers in Fe clusters Produced by Laser Vaporization Source" J.Phys.Soc.Jpn.67. 2571-2573 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamamuro: "Monodispersed Cr cluster Formation by Plasma-Gas-Condensation" J.Appl.Phys.85. 483-489 (1999)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamamuro: "Size-Dependent Nonuniversal Conductivity in Nanometer-Size Co Cluster Assemblies" J.Phys.Soc.Jpn.68. 28-31 (1999)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.L.Peng: "Characteristic Tunnel-Type Conductivity and Magnetoresistance in A CoO-Coated Monodispersive Co Cluster Assembly" Appl.Phys.Lett.74. 76-78 (1999)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamamuro: "Morphological and Magnetic Characteristics of Monodispersed Co-Cluster Assemblies" J.Appl.Phys.(in press).

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamamuro: "Geometrical and Electrical Percolation in Nanometre-Sized Co-Cluster Assemblies" J.Phys.Cond.Mat.(in press).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.L.Peng: "Preparation and Magnetic Properties of Oxide-Coated Monodispersive Co Cluster Assembly" Phys.Stat.Sol.(a). (in press).

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Hihara: "Study on Co-Cr Alloy Cluster Assembling Process by Magneto-Optical Kerr Effect" Phys.Stat.Sol.(a). (in press).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Hihara: "Large Nb-Cluster Detection by a Time-of-Flight High-Mass Spectrometer : Study on a Plasma Gas Condensation Cluster Source" J.Appl.Phys.(in press).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.L.Peng: "Characteristic Transport Properties of CoO-Coated Monodispersive Co Cluster Assemblies" Phys.Rev.B.(submitted).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Sakurai: "Magic Numbers in Transition Metal (Fe, Ti, Zr, Nb, and Ta) Clusters Observed by Time-of-Flight Mass Spectrometry" J.Chem.Phys.(submitted).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Sakurai: "Magic Size Iron-Oxide Cluster, Fe_<13>O_8, Formed with a Reactive Laser Vaporization Cluster Source" Phys.Rev.Lett.(submitted).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.L.Peng: "Magnetic Properties of CoO-Coated Monodispersive Co Cluster Assembly" J.Phys.Cond.Mat.(submitted).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamamuro: "Superparamagnetic to Ferromagnetic Transition in Initial Assembling Process of Nanometer-sized Co Clusters" J.Phys.Soc.Jpn.(submitted).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Sumiyama: Material Fabrication from Metallic Clusters (in Japanese). Materia 35, 42-47 (1996)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Sumiyama: Tructure and Physical Properties of Nonequilibrium Metal Particles. J.Jpn.Soc.Powder and Powder Metallurgy 43 (in Japanese), 567-572 (1996)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamamuro: Formation o Cr Nano-Clusters by Plasma-Gas-Condensation. 1st Conf.Cluster Sci.and Tech.(in Japanese), 53-56 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Sakurai: Magic Numb ers in Transition Metal Clusters. 2nd Conf.Cluster Sci.and Tech.(in Japanese), (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Sumiyama: For Metal Cluster Assembing. Metals (AGNE) 68 (in Japanese), 13-19 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] F.Itoh: CMXD of Co Cluster. Photon Factory Activity Report 1997, Part B, 161 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamamuro: "Nanometric Cr Cluster Formation by Plasma-Gas-Aggregation." AIP Conf.Proc.416. 491-494 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] H.Liu: "Magnetic Viscosity of Fine Maghemite Clusters Prepared by Electrochemical Method" Phys.Stat.Sol.(a). 169. 153-160 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hihara: "Formation and Size Control of a Ni Cluster by Plasma Gas Condensation" J.Appl.Phys.84. 5270-5276 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] S.Yamamuro: "Cr Cluster Deposition by Plasma-Gas-Condensation Method" Supramolecular Sci.5. 239-245 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] M.Sakurai: "Magic Numbers in Fe clusters Produced Laser Vaporization Source" J.Phys.Soc.Jpn.67. 2571-2573 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] S.Yamamuro: "Monodispersed Cr cluster Formation by Plasma-Gas-Condensation" J.Appl.Phys.85. 483-489 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] S.Yamamuro: "Size-Dependent Nonuniversal Conductivity in Nanometer-Size Co Cluster Assemblies" J.Phys.Soc.Jpn.68. 28-31 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] D.L.Peng: "Characteristic Tunnel-Type Conductivity and Magnetoresistance in A CoO-Coated Monodispersive Co Cluster Assembly" Appl.Phys.Lett.74. 76-78 (1999)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] S.Yamamuro: "Morphological and Magnetic Characteristics of Monodispersed Co-Cluster Assemblies" J.Appl.Phys.press.

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] S.Yamamuro: "Geometrical and Electrical Percolation in Nanometre-Sized Co-Cluster Assemblies" J.Phys.Cond.Mat.in press.

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] D.L.Peng: "Preparation and Magnetic Properties of Oxide-Coated Monodispersive Co Cluster Assembly" Phys.Stat.Sol.(a).in press.

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hihara: "Study on Co-Cr Alloy Cluster Assembling Process by Magneto-Optical Kerr Effect" Phys.Stat.Sol.(a).in press.

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hihara: "Large Nb-Cluster Detection by a Time-of-Flight High-Mass Spectrometer.Study on a Plasma Gas Condensation Cluster Source." J.Appl.Phys.in press.

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] D.L.Peng: "Characteristic Transport properties of CoO-Coated Monodispersive Co Cluster Assemblies." submitted to Phys.Rev.B.

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] M.Sakurai: "Magic Numbers in Transition Metal(Fe,Ti,Zr,Nb,and Ta)Clusters Observed by Time-of-Flight Mass Spectrometry" submitted to Chem.Phys.

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] M.Sakurai: "Magic Size Iron-Oxide Cluster,Fe_<13>O_8,Formed with a Reactive Laser Vaporization Cluster Source." submitted to Phys.Rev.Lett.

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 櫻井雅樹: "遷移金属自由クラスターにおけるマジックナンバー" 超微粒子とクラスター懇談会 第2回研究会, 3 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 隅山兼治: "金属クラスター集合体の創製をめざして" 金属(アグネ)68, 7 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] F.Itoh: "CMXD of Co Cluster" Photon Factory Activity Report 1997,Part B, 1 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Kenji Sumiyama: "Structural difference between Fe/Cu and Fe/Ag granular films produced by a cluster beam method" Mater.Sci.Eng.A217/218. 340-343 (1996)

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      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Takehiko Hihara: "Anomalous concetration depedence of GMR in Fe/Cu granular films prepared by cluster beam deposition" J.Phys.Soc.Jpn.66. 1450-1456 (1997)

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      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Masaki Sakurai: "Van der Waals forces and stoichiometry of isolated Ga_NAs_M-clusters" Z.Phys.Chemie. 193. 109-121 (1996)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 若生公朗: "イオンクラスタービーム法で作製したFe-Cuグラニュラー合金膜の磁性と磁気抵抗" 日本金属学会報. 61. 502-506 (1997)

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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